Prolongar o tempo de vida dos electrocatalisadores
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Uma equipa de investigação descobriu como manter ativo e estável um electrocatalisador de óxido à base de cobalto. O elemento crómio desempenha um papel crucial neste processo.
Embora o crómio em si não seja um elemento ativo, a sua dissolução contínua permite uma transformação reversível da superfície que mantém o electrocatalisador de óxido de espinélio de Co-Cr ativo e estável. Isto poderia melhorar significativamente a eficiência da produção de hidrogénio. Estas descobertas são da responsabilidade de investigadores da Universidade Ruhr de Bochum, Alemanha, dos Institutos Max Planck de Materiais Sustentáveis de Düsseldorf e de Investigação do Carvão de Mülheim, do Forschungszentrum Jülich e do Instituto Helmholtz de Energias Renováveis de Erlangen-Nürnberg. Os seus resultados foram publicados na revista Nature Communications em 10 de novembro de 2025.
O óxido de espinélio de Co-Cr é um composto químico constituído por cobalto, crómio e oxigénio, com uma estrutura cristalina especial conhecida como espinélio. Nesta estrutura, os iões metálicos cobalto e crómio estão dispostos num padrão específico com iões de oxigénio. O óxido de espinélio à base de Co é frequentemente utilizado como electrocatalisador, particularmente para a reação de evolução do oxigénio. Os electrocatalisadores da reação de evolução do oxigénio são frequentemente óxidos de metais nobres. Em contrapartida, o óxido de espinélio de Co oferece uma alternativa acessível como electrocatalisador anódico para a eletrólise da água - a decomposição da água em hidrogénio e oxigénio. Até agora, porém, o óxido de espinélio de Co perdia frequentemente a sua atividade muito rapidamente durante a reação. E é precisamente aqui que entra a investigação do novo estudo.
"A reação de evolução do oxigénio é lenta e constitui o estrangulamento de todo o sistema", afirma o Prof. Dr. Tong Li, Professor de Caracterização à Escala Atómica na Universidade Ruhr de Bochum. O elemento crómio no catalisador de óxido de espinélio Co-Cr não é ele próprio ativo na reação de evolução do oxigénio. "Curiosamente, no entanto, o catalisador torna-se muito ativo e estável quando se adiciona uma grande quantidade de crómio ao óxido de espinélio de Co", explica Tong Li. A razão para isto é que o crómio se dissolve continuamente durante a reação, formando oxihidróxido. "Isto permite uma transformação reversível entre hidróxido e oxi-hidróxido. Esta transformação ativa o cobalto no catalisador e mantém a sua atividade durante um longo período", acrescenta.
"A lixiviação do crómio não é, portanto, má. Isto não é de todo intuitivo", explica Tong Li o resultado surpreendente. Tong Li é especialista em tomografia por sonda atómica, um método que ajuda a visualizar a distribuição espacial dos materiais átomo a átomo. Neste estudo sobre o óxido de espinélio de Co-Cr, ela e os seus colegas combinaram este método com microscopia eletrónica de transmissão, espetroscopia de absorção de raios X, espetroscopia de fotoemissão de raios X, espetroscopia Raman in situ e medições electroquímicas.
O estudo mostra que a dissolução contínua do crómio pode melhorar significativamente a atividade e a estabilidade dos electrocatalisadores de óxido de espinélio de cobalto para a reação de evolução do oxigénio. Esta investigação poderá abrir caminho a catalisadores mais eficientes e sustentáveis. "A nova compreensão atómica é crucial para otimizar os electrocatalisadores para aplicações práticas, como a produção de hidrogénio, um promissor vetor energético para o futuro", afirma Tong Li.
Observação: Este artigo foi traduzido usando um sistema de computador sem intervenção humana. A LUMITOS oferece essas traduções automáticas para apresentar uma gama mais ampla de notícias atuais. Como este artigo foi traduzido com tradução automática, é possível que contenha erros de vocabulário, sintaxe ou gramática. O artigo original em Inglês pode ser encontrado aqui.
Publicação original
Biao He, Pouya Hosseini, Tatiana Priamushko, Oliver Trost, Eko Budiyanto, Christoph Bondue, Jonas Schulwitz, Aleksander Kostka, Harun Tüysüz, Martin Muhler, Serhiy Cherevko, Kristina Tschulik, Tong Li; "Atomic-scale insights into surface reconstruction and transformation in Co-Cr spinel oxides during the oxygen evolution reaction"; Nature Communications, Volume 16, 2025-11-10
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